專利名稱：零拍接收機(jī)中二階互調(diào)制的補(bǔ)償?shù)闹谱鞣椒?br> 背景本發(fā)明涉及零拍接收機(jī)，更具體而言，涉及一種補(bǔ)償由二階互調(diào)項引起的不需要信號的設(shè)備。
零拍接收機(jī)通常認(rèn)為是超外差接收機(jī)的變型。超外差接收機(jī)一般接收第一頻帶中的信號，通過將接收到的信號與本地產(chǎn)生的振蕩信號混頻，將它們變換到第二或中頻帶。通過選擇本地振蕩信號偏離所選的，在第一頻帶中的所要信號一個常數(shù)，使所選的需要的信號始終出現(xiàn)在中頻帶中相同的頻率上。由此，所選的，需要的信號的選取可方便地通過一個固定調(diào)諧的中頻濾波器來實現(xiàn)。
在超外差接收機(jī)的零拍接收機(jī)變型中，所選的中頻帶是DC或零頻。則本地振蕩器偏離所選的需要的信號為零頻率。任何對所選的需要信號的調(diào)制在額定的信號頻率上下產(chǎn)生譜分量，在混頻器輸出被折疊，作為信號頻率以下的分量dF或信號頻率以上的dF出現(xiàn)在額定的零頻以上的中頻dF。為了能夠分辨這種被折疊的分量，在零拍接收機(jī)中提供兩個混頻器，利用相位偏移90度的本地振蕩器信號。然后在額定信號頻率上下的分量被折疊，在一個混頻器輸出I=A+B，在另一個混頻器輸出Q=J(A-B)，其中如果希望的話通過形成B=(I+JQ)/2或A=(I-JQ)/2可將它們分離開。
這種零拍接收機(jī)的操作詳細(xì)描述在美國專利No.5,241,702中，引入于此作為參考。與已知的零拍接收機(jī)中操作有關(guān)的一個問題是本地振蕩器頻率等于希望的接收頻率，這導(dǎo)致零拍接收機(jī)接收由其本身的本地振蕩器的輻射產(chǎn)生的干擾分量。當(dāng)本地振蕩器頻率精確地位于額定期望頻率上時，在混頻器輸出上的干擾分量被精確地變換到零頻或DC，產(chǎn)生大的DC偏移分量，它要比需要的信號大許多量級。然而應(yīng)用一種技術(shù)可將這種干擾分量除去，包括對來自正交混頻器的復(fù)基帶信號實施微分，數(shù)字化，然后重新整合。
結(jié)果，在讓總功率通過天線帶通濾波器的已知零拍接收機(jī)中，可能包括許多不需要的信號以及需要的信號，一般情況下，通過在RF放大器或正交下變頻器中的平方律畸變項得到糾正，然而導(dǎo)致將差錯項疊加到復(fù)基帶信號上。當(dāng)干擾信號是被幅度調(diào)制的，或脈沖群型的，例如TDMA傳輸中那樣，這種類型的差錯項最明顯。
當(dāng)任何頻率的其它強(qiáng)干擾信號出現(xiàn)出正交下變頻器的輸入時，可以通過在混頻器傳遞函數(shù)的多項式描述中的任何偶數(shù)階畸變項，將此信號與它們自己混頻變換到DC。通過選擇平衡式混頻器結(jié)構(gòu)和推挽式RF放大器結(jié)構(gòu)，使偶數(shù)階畸變抵銷，其中最重要的項是平方律項，也稱為二階互調(diào)制或IP2，這樣可將這種影響可降至最低。然而，由于在平衡式結(jié)構(gòu)中不完善的平衡引起的殘余IP2項，對于足夠強(qiáng)度的信號來說仍然可以產(chǎn)生固定的或可變的DC偏移。
本發(fā)明針對一種零拍無線電接收設(shè)備，用于減輕在已知的零拍接收機(jī)操作中由于剩余IP2項產(chǎn)生的任何固定的或可變的DC偏移。
概述依據(jù)本發(fā)明，藉助于一種零拍無線電接收設(shè)備，實現(xiàn)了這些和其它目的，該接收設(shè)備包括一個天線，一個天線帶通濾波器，一個RF放大器和一個變換到復(fù)基帶的正交下變頻器。在本發(fā)明的一種示范性實施方案中，用于下變頻器的本地振蕩器是以希望的接收頻率為中心的，以便使復(fù)基帶信號位于零頻附近。
由此，本設(shè)備通過提供一種輔助總功率檢測器，測量通過所述的天線帶通濾波器的總接收功率來補(bǔ)償由二階互調(diào)制(IP2)引起的這樣一些不需要的項。瞬時功率測量結(jié)果和所述的復(fù)基帶信號一道被送到一個信號處理單元，在其中通過將功率信號與復(fù)基帶信號相關(guān)來確定復(fù)補(bǔ)償系數(shù)。然后為了抵銷不需要的IP2畸變項，該系數(shù)被用于從所述的復(fù)基帶信號中減去所述功率信號的加權(quán)值。由此，本發(fā)明抵銷了在零拍無線電接收設(shè)備中IP2干擾的影響。
附圖簡述通過以下給出的詳細(xì)描述和只是為了說明而不是對本發(fā)明的限制的附圖，將更充分地了解本發(fā)明，其中

圖1示出依據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，用于抵銷二階互調(diào)制的設(shè)備的方框圖；圖2示出依據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的設(shè)備的方框圖；和圖3示出依據(jù)本發(fā)明的第三實施方案的設(shè)備的方框圖。
描述本發(fā)明的實施方案針對用于消除零拍無線電接收設(shè)備中不需要的IP2畸變項的設(shè)備和方法。將本發(fā)明用于消除IP2干擾影響的設(shè)備的一種實施方案以一般形式示于圖1中。
在圖1中所示的實施方案中，信號被輸入到設(shè)備并由天線(1)在由天線帶通濾波器(2)所確定的帶寬中接收。在本發(fā)明的一個例子中，通過天線帶通濾波器(2)的組合信號的一部分由定向耦合器(3)指向進(jìn)入功率檢測器(6)，而大部分的組合信號被施加到r.f.放大器(4)和正交下變頻器(5)。由天線帶通濾波器(2)通過的組合信號部分也可以由，例如，一個信號拾取單元指向送到功率檢測器(6)?？偣β蕼y量信號波形P(t)可以利用用于功率檢測器(6)的平方律設(shè)備，例如，Gilbert倍增器元件，它適合于集成到硅集成電路中。在另一例子中，線性檢波器可用作功率檢測器(6)以產(chǎn)生總功率測量信號波形P(t)。功率測量信號波形P(t)的加權(quán)量是利用分別響應(yīng)輸入權(quán)重“a”和“b”的加權(quán)單元(7,8)形成的。加權(quán)系數(shù)(a,b)可被一勞永逸地確定和固定，因為它們和r.f.放大器(4)和正交下變頻器(5)的IP2特性有關(guān)。另一方面，IP2特性可由于處理和按它的運行溫度從加權(quán)單元改變。結(jié)果，加權(quán)系數(shù)(a,b)最好由信號處理單元(13)適當(dāng)?shù)卮_定。
總功率測量信號波形P(t)的加權(quán)量aP(t)和bP(t)將利用第一和第二減法器(9,10)從正交下變頻器(5)的輸出中被減去以產(chǎn)生I P2被補(bǔ)償?shù)男盘枴Ｌ娲霓k法是，如果加權(quán)系數(shù)(a,b)的符號被適當(dāng)?shù)剡x擇的話，第一和第二減法器(9,10)可作為相加器被實現(xiàn)。
在本實施方案中，來自第一和第二減法器(9,10)的IP2被補(bǔ)償信號在第一和第二低通濾波器(11,12)中被低通濾波以建立需要信號的通帶寬度。然后，被濾波被補(bǔ)償?shù)男盘栐谛盘柼幚韱卧?13)中被處理產(chǎn)生解調(diào)/解碼的需要的輸出信號(14)。
信號處理單元(13)可以，例如，按照上面提到的，已引入在上作為參考的美國專利NO.5,241,702起作用，并可還包括DC偏移補(bǔ)償，數(shù)字化和數(shù)字信號處理。除了在上面提到的美國專利NO.5,241,702中描述的功能以外，信號處理單元(13)可以按照本發(fā)明的一個實施方案并入一個新功能，用于適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)加權(quán)系數(shù)(a,b)。新功能將功率測量信號波形P(t)和來自第一與第二低通濾波器(11,12)的已補(bǔ)償輸出信號相關(guān)以確定補(bǔ)償精度。精確的補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果是在已補(bǔ)償信號和功率信號之間不相關(guān)。非零補(bǔ)償表明加權(quán)系數(shù)(a,b)弄錯了。然后，信號處理單元(13)產(chǎn)生調(diào)節(jié)過的加權(quán)系數(shù)(a,b)，被送回加權(quán)單元(7,8)以便產(chǎn)生被調(diào)整的補(bǔ)償。
為了用數(shù)字信號處理執(zhí)行這種新功能，功率測量信號P(t)可以利用一個類似于第一和第二低通濾波器(11,12)的第三低通濾波器(15)進(jìn)行低通濾波，然后信號處理單元13進(jìn)行模數(shù)變換。例如，一種高位速率的Δ-∑調(diào)制可用于執(zhí)行這種模數(shù)變換。然后可通過在按照以上提到的美國專利NO.5,241,702內(nèi)部重建以后，將數(shù)字化功率信號與來自第一和第二低通濾波器(11,12)的數(shù)字信號中每一個相乘來實現(xiàn)相關(guān)。相乘的值被時間平均，確定是否在功率信號和被補(bǔ)償信號之間存在純相關(guān)。信號處理單元(13)被用于對輸出信號(14)的最佳控制，這是通過將被補(bǔ)償信號aP(t)和bP(t)與功率信號P(t)相關(guān)來確定剩余未消除的畸變分量而達(dá)到的。如果總功率信號P(t)是由線性(幅度)檢波器產(chǎn)生的，當(dāng)然可以在信號處理單元(13)中通過數(shù)值處理將線性值平方來產(chǎn)生功率有關(guān)的值，或者另一種辦法是承受相應(yīng)的任何階的多項式變換，以達(dá)到IP2或高階項的最佳補(bǔ)償。
信號處理單元(13)也補(bǔ)償出現(xiàn)在下變頻器(5)的輸出的DC偏移，信號處理單元(13)將被補(bǔ)償信號aP(t)和bP(t)微分和數(shù)字化，然后對被微分和數(shù)字化信號實行數(shù)值重新整合以實現(xiàn)DC偏移補(bǔ)償。信號處理單元(13)進(jìn)一步通過DC閉鎖和將補(bǔ)償信號aP(t)和bP(t)數(shù)字化補(bǔ)償DC偏移。通過估算由DC閉鎖引起的被補(bǔ)償信號aP(t)和bP(t)的需要分量中的誤差，信號處理單元(13)可以將這些估算誤差減去以補(bǔ)償DC偏移。
在圖1中所示的實施方案中，某些部件可以另外的次序連接而不影響設(shè)備的基本原理。例如，下變頻信號和功率信號P(t)可以在減操作以前被濾波。如圖2所示，第一和第二低通濾波器(11,12)被連接在正交下變頻器(5)和第一與第二減法器(9,10)之間。圖2也示出，功率檢測器(6)可以利用一個采樣器(33)將由r.f.放大器(4)放大以后的總功率信號采樣。
用于本設(shè)備的第二替代實施方案示于圖3中。參考圖3，利用天線(1)接收到并由天線帶通濾波器限制頻帶的信號由r.f.放大器(4)加以放大。放大后的信號被施加到正交下變頻器(5)和功率檢測器(6)。來自下變頻器(5)的下變頻信號(I,Q)被與功率信號P一起施加到信號處理單元(20)。信號處理單元(20)將功率信號P和下變頻信號(I,Q)組合，以便補(bǔ)償不需要的IP2畸變產(chǎn)物。信號處理單元(20)可以執(zhí)行濾波，模數(shù)變換和數(shù)字信號處理功能，加權(quán)功率信號可以在數(shù)字信號處理單元(20)內(nèi)部產(chǎn)生并例如，用數(shù)值方式從數(shù)字化I,Q信號中減去。
信號處理單元(20)可以包括模數(shù)變換功能，用于將下變頻信號(I,Q)和功率信號P變換到相應(yīng)的樣本流中。信號處理單元(20)可以利用I-加權(quán)系數(shù)和Q-加權(quán)系數(shù)將加權(quán)型的功率信號P從下變頻信號(I,Q)中減去以產(chǎn)生被補(bǔ)償?shù)妮敵鲂盘?4。在此以后，信號處理單元(20)可以連續(xù)地調(diào)節(jié)I-和Q-加權(quán)系數(shù)以消除出現(xiàn)在下變頻信號(I,Q)中的第二階畸變項，使不需要信號的消除達(dá)到最佳。由此信號處理單元(20)被用于輸出信號(14)的最佳控制，這是通過將被補(bǔ)償?shù)男盘?I,Q)和功率信號P相關(guān)確定剩余消除畸變分量來達(dá)到的。
所有這樣的變更被認(rèn)為是落在如以下權(quán)利要求中提出的本發(fā)明的范圍與精神內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種零拍無線電接收設(shè)備包括一個天線，用于接收輸入信號；一個帶通濾波器，連接到所述的天線用于限制所述的輸入信號的帶寬以產(chǎn)生濾波信號；一個放大器，連接到所述的濾波器用于放大所述的濾波信號以產(chǎn)生放大信號；一個下變頻器，連接到所述的放大器用于將所述的放大信號變換到復(fù)基帶信號I和Q；一個功率檢測器，連接到所述的放大器用于產(chǎn)生與由所述的放大器放大的總接收到的信號功率有關(guān)的功率信號；和一個信號處理器，連接到所述的下變頻器和所述的功率檢測器用于處理所述的I,Q信號和所述的功率信號以產(chǎn)生希望的輸出信號，其中由在所述的放大器和所述的下變頻器中二階互調(diào)制引起的差錯已被補(bǔ)償。
2．一種依據(jù)權(quán)利要求1的零拍無線電接收設(shè)備，其中所述的功率檢測器是平方律檢波器。
3．一種依據(jù)權(quán)利要求1的零拍無線電接收設(shè)備，其中所述的功率檢測器通過在所述的放大器的輸入上的定向耦合器連接到所述的放大器。
4．一種依據(jù)權(quán)利要求1的零拍無線電接收設(shè)備，其中所述的功率檢測器通過在所述的放大器的輸出上的定向耦合器連接到所述的放大器。
5．一種依據(jù)權(quán)利要求1的零拍無線電接收設(shè)備，其中所述的功率檢測器通過在所述的放大器的輸入上的信號拾取單元連接到所述的放大器。
6．一種依據(jù)權(quán)利要求1的零拍無線電接收設(shè)備，其中所述的功率檢測器通過在所述的放大器的輸出上的信號拾取單元連接到所述的放大器。
7．一種依據(jù)權(quán)利要求1的零拍無線電接收設(shè)備，其中所述的信號處理器包括用于對所述的I,Q信號和所述的功率信號濾波的濾波器。
8．一種依據(jù)權(quán)利要求1的零拍無線電接收設(shè)備，其中所述的信號處理器包括一個模數(shù)變換器，用于將所述的I,Q信號和所述的功率信號變換到相應(yīng)的數(shù)值樣本流。
9．一種依據(jù)權(quán)利要求1的零拍無線電接收設(shè)備，其中所述的信號處理器利用I-加權(quán)系數(shù)和Q-加權(quán)系數(shù)從所述的I,Q信號中減去所述的加權(quán)型的功率有關(guān)信號以產(chǎn)生被補(bǔ)償?shù)腎,Q信號。
10．一種依據(jù)權(quán)利要求9的零拍無線電接收設(shè)備，其中所述的信號處理器調(diào)節(jié)所述的I-和Q-加權(quán)系數(shù)以消除由不需要的信號引起的出現(xiàn)在所述的I,Q信號中的二階畸變項。
11．一種依據(jù)權(quán)利要求10的零拍無線電接收設(shè)備，其中所述的信號處理器適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)所述的I-和Q-加權(quán)系數(shù)以便連續(xù)地最佳消除二階畸變項。
12．一種依據(jù)權(quán)利要求11的零拍無線電接收設(shè)備，其中所述的信號處理器通過將所述的I,Q信號或所述的被補(bǔ)償?shù)腎,Q信號和所述的功率信號相關(guān)確定剩余的未消除的畸變分量來控制最佳狀態(tài)。
13．一種依據(jù)權(quán)利要求12的零拍無線電接收設(shè)備，其中所述的信號處理器利用相應(yīng)于所述的I,Q信號和功率信號的數(shù)字化樣本流執(zhí)行數(shù)值化的相關(guān)。
14．一種依據(jù)權(quán)利要求1的零拍無線電接收機(jī)，其中所述的信號處理器補(bǔ)償出現(xiàn)在所述的下變頻器輸出中的DC偏移。
15．一種依據(jù)權(quán)利要求14的零拍無線電接收機(jī)，其中所述的信號處理器通過對所述的I,Q信號的微分和數(shù)字化補(bǔ)償DC偏移。
16．一種依據(jù)權(quán)利要求15的零拍無線電接收機(jī)，其中所述的信號處理器通過對所述的被微分和數(shù)字化的I,Q信號數(shù)值重整合進(jìn)一步補(bǔ)償DC偏移。
17．一種依據(jù)權(quán)利要求1的零拍無線電接收機(jī)，其中所述的信號處理器通過對所述的I,Q信號的DC閉鎖和數(shù)字化補(bǔ)償DC偏移。
18．一種依據(jù)權(quán)利要求17的零拍無線電接收機(jī)，其中所述的信號處理器通過估算由所述的DC閉鎖引起的所述的I,Q信號中不需要的I,Q分量中的誤差進(jìn)一步補(bǔ)償DC偏移。
19．一種依據(jù)權(quán)利要求18的零拍無線電接收機(jī)，其中所述的信號處理器從所述的I,Q分量中減去所估算的誤差。
20．一種用于補(bǔ)償在零拍無線電接收機(jī)中二階畸變的信號處理器，包括一個信號輸入源，用于接收由零拍接收機(jī)產(chǎn)生的與輸入信號有關(guān)的實部和虛部信號；一個輸入補(bǔ)償器，用于導(dǎo)出與接收到的信號的總接收功率有關(guān)的功率信號；一個加權(quán)處理器，用于產(chǎn)生所述的功率信號的加權(quán)型式；和一個組合器，用于將所述的加權(quán)型式功率信號分別與所述的實部和虛部信號組合產(chǎn)生對零拍接收機(jī)中二階畸變補(bǔ)償過的信號。
21．一種依據(jù)權(quán)利要求20的信號處理器，其中所述的輸入補(bǔ)償器包括一個平方律檢波器，用于產(chǎn)生所述的功率信號。
22．一種依據(jù)權(quán)利要求21的信號處理器，其中所述的平方律檢波器是Gilbert元件。
23．一種依據(jù)權(quán)利要求20的信號處理器，其中所述的輸入補(bǔ)償器包括一個線性檢波器，用于產(chǎn)生所述的功率信號。
24．一種依據(jù)權(quán)利要求20的信號處理器，其中所述的組合器包括一個平方單元，用于產(chǎn)生被補(bǔ)償二階畸變的信號。
25．一種依據(jù)權(quán)利要求20的信號處理器，其中所述的信號輸入源包括一個模數(shù)變換器。
26．一種依據(jù)權(quán)利要求20的信號處理器，其中所述的輸入補(bǔ)償器包括一個模數(shù)變換器。
27．一種零拍無線電接收設(shè)備包括一個信號接收機(jī)，用于接收輸入信號；一個下變頻器，用于將所述的輸入信號變換為基于所述的輸入信號的實部和虛部信號；一個功率檢測器，用于導(dǎo)出與所述的輸入信號的總接收到的信號功率有關(guān)的功率信號；和一個信號處理器，用于將所述的實部和虛部信號與所述的功率信號相關(guān)，產(chǎn)生補(bǔ)償了零拍接收機(jī)中二階畸變的信號。
28．一種依據(jù)權(quán)利要求27的零拍無線電接收設(shè)備，其中所述的信號接收機(jī)包括一個天線；一個帶通濾波器，連接到所述的天線用于限制所述的輸入信號的帶寬以產(chǎn)生被濾波信號；一個定向耦合器，用于將部分所述的被濾波信號指向到所述的功率檢測器；和一個放大器，用于放大所述的被濾波信號。
29．一種依據(jù)權(quán)利要求27的零拍無線電接收設(shè)備，其中所述的信號處理器從所述的被補(bǔ)償信號中導(dǎo)出第一和第二加權(quán)值，用于調(diào)節(jié)所述的實部和虛部信號。
30．一種依據(jù)權(quán)利要求28的零拍無線電接收設(shè)備，其中所述的第一和第二加權(quán)值被回送到加權(quán)單元以產(chǎn)生所述的被補(bǔ)償信號。
31．一種用于補(bǔ)償在零拍無線電接收機(jī)中二階畸變的方法，包括以下的步驟(a)接收由零拍接收機(jī)產(chǎn)生的有關(guān)輸入信號的實部和虛部信號；(b)導(dǎo)出與接收到的信號的總接收功率有關(guān)的功率信號；(c)產(chǎn)生所述的功率信號的加權(quán)型式；和(d)將所述的加權(quán)型式與所述的實部和虛部信號分別組合，產(chǎn)生補(bǔ)償了零拍接收機(jī)中二階畸變的信號。
32．一種依據(jù)權(quán)利要求31的補(bǔ)償二階畸變的方法，其中所述的步驟(c)通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)實部和虛部加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生所述的加權(quán)型的功率信號，以便連續(xù)地最佳消除二階畸變。
全文摘要
一種零拍無線電接收設(shè)備被提供,用于減輕由不需要的信號引起的剩余二階互調(diào)制項產(chǎn)生的固定或可變的DC偏移。零拍無線電接收設(shè)備包括一個天線(1),一個天線帶通濾波器(2),一個RF放大器(4)和一個正交下變頻器(5)。用于復(fù)基帶的正交下變頻器(5)是以圍繞希望的接收頻率為中心的,使得復(fù)基帶信號位于零頻周圍。一個輔助總功率檢測器(6)被提供來測量通過天線帶通濾波器的總接收到的功率,使得由二階互調(diào)制引起的不需要的項被補(bǔ)償。通過將瞬時功率測量結(jié)果和復(fù)基帶信號一起送到一個信號處理單元(20)實現(xiàn)補(bǔ)償。然后,信號處理單元(20)通過將功率信號與復(fù)基帶信號相關(guān)確定復(fù)補(bǔ)償系數(shù)。復(fù)補(bǔ)償系數(shù)被用來從復(fù)基帶信號中減去功率信號的加權(quán)量,以便消除不需要的二階互調(diào)制畸變項。
文檔編號H03D7/16GK1230309SQ9719785
公開日1999年9月29日 申請日期1997年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月18日
發(fā)明者P·W·登特 申請人:艾利森公司